Bitte warten...

Mobiler Gewürzsensor Die elektronische Nase

Wie riecht ein Gewürz wie Pfeffer oder Paprika, welches mit Schimmelpilzen belastet ist oder wie stellt man fest, ob ein Gewürz beispielsweise mit Senfmehl gestreckt wurde? Labortests bringen ein sicheres Ergebnis, sind jedoch oft nicht schnell genug. Ein mobiler Sensor soll Gewürzherstellern bei der Qualitätskontrolle helfen. In einem Forschungsprojekt entwickelt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung die Messmethodik für die Analyse von Gewürzen.

Verschiedene Kräuter und Gewürze

Verschiedene Kräuter und Gewürze

Eine große Produktionshalle im Osten Berlins. Ein intensiv-würziger Geruch erfüllt bereits den Eingangsbereich. In der Halle selbst ist es laut - die fünf Meter hohe Pfeffermühle zerkleinert gerade schwarze Pfefferkügelchen. Daneben rumpeln vier Mischer vor sich hin, jeder verarbeitet 500 Kilo Gewürze.

Michael Socha ist Geschäftsführer bei Kahler Gewürze, welche Gewürzmischungen für Fleischer, Bäcker und Fischproduzenten herstellen. Er hat es heute eilig. Auch im Produktionsalltag wünscht er sich, dass die Dinge schneller vorangehen. Zum Beispiel bei der Kontrolle der produzierten Gewürzmischungen. Laboranalysen können gut zwei Wochen dauern. Zu viel, findet Michael Socha.

Verschimmlungsversuche

Emissionskammer, die für den mobilen Gewürzsensor entwickelt wurde.

Emissionskammer für den mobilen Gewürzsensor

Carlo Tiebe arbeitet an der Entwicklung eines solchen mobilen Analysegeräts. Im Berliner Labor der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung bereitet der Chemiker Gewürzproben vor. Damit simuliert er schlechte Lagerbedingungen, welche die Gewürze schädigen können.

Was ein Gewürz ausmacht, sind seine Aromastoffe. Öffnet man einen Gewürzbehälter, entsteht ein intensiver Geruch - die geruchgebenden Substanzen entweichen als Gase. Mit Hilfe von Gasanalyseverfahren wollen nun die Wissenschaftler des BAM in Zusammenarbeit mit dem Analysegerätehersteller Environics die Qualität von Gewürzen beurteilen - im Schnellverfahren. Pestizide, Schimmelpilze und billige Füllstoffe soll der Sensor genauso schnell und einfach erkennen, wie die falsche Zusammensetzung einer Gewürzmischung.

Pfeffermessen

Im Pfeffer stecken über 20 Aromastoffe. Diese sollen einzeln bewertet werden. Dazu trennt ein Gaschromatograph in der Messapparatur das Gasgemisch vor.

Mobiler Gewürzsensor erkennt verschimmelte oder verfälschte Gewürze

Mobiler Gewürzsensor erkennt Gewürze

Im elektrischen Feld des Ionen-Mobilitäts-Spektrometers driften die ionisierten Gasmoleküle unterschiedlich schnell auf einen Detektor, je nach Masse und Struktur. Der Bildschirm des angeschlossenen Laptops zeigt die Messergebnisse sehr anschaulich in einer Grafik - als dreidimensionale Berglandschaft. Je höher ein Berg ist, umso größer ist die Menge des nachgewiesenen Stoffs im Gemisch. Das Spektrometer arbeitet so genau, dass es ein Molekül unter einer Billionen entdeckt. Also ein noch kleineres Teil, als die berühmte Stecknadel im Heuhaufen.

Molekül gefunden!

Im Labor der Bundesanstalt für Materialprüfung vergleicht Carlo Tiebe, ob die gerade gemessene Probe mit der Referenz übereinstimmt. Am Laptop neben der Messeinrichtung öffnet er eine zweite Graphik, um die Daten mit einem gut gelagerten Pfeffer zu vergleichen.

Verschiedene Pfefferkörner

Verschiedene Pfefferkörner

Denn das Messgerät weiß noch nichts über die Gewürze. Es muss erst lernen, welche Geruchsstoffe zum Pfeffer gehören und wie diese variieren können, je nach Anbauland, Erntezeitpunkt und Wettereinfluss. Chemiker Tiebe trainiert den Sensor, indem er ihn möglichst viele unterschiedliche Proben messen lässt. Je mehr Daten zu einem Gewürz vorliegen, umso genauer weiß der Sensor, wonach er suchen muss. Mit Hilfe von mathematischen Verfahren lernt das System, die unterschiedlichen Signalmuster auszuwerten und erstellt dabei nach und nach eine Geruchsdatenbank. Der Vorteil des mobilen Gewürzsensors liegt in der Schnelligkeit: von der Probenahme bis hin zum Ergebnis vergehen maximal 30 Minuten.

Training für Sensoren

Im Frühjahr soll der Sensor vor Ort bei Kahler Gewürze getestet werden. So vielversprechend das Gerät ist, Michael Socha hatte sich die Auswertung von Gewürzproben anfangs einfacher vorgestellt. Bis das Gerät sicher weiß, anhand welcher Muster es die 70 Gewürzkomponenten bewerten soll, muss es noch einiges lernen.

Weitere Themen in SWR2